B2 - Internes
Mott-Polarimeter:
Zur Polarisationsmessung dient der hinter dem Toruskondensator aufgebaute Mottdetektor. Das Konzept seines mechanischen Aufbaus basiert auf dem von T. Dombo entwickelten Linearscanners, wobei die beiden Diagonaldrähte und ein Leuchtschirm durch einen Träger für fünf Goldfolien ersetzt wurden. Die Streuebene wird durch zwei Halbleiter- Sperrschicht-Detektoren beiderseits der Strahlachse definiert, die durch eine Modifikation in das Gehäuse integriert wurden. Der Streuwinkel in der Ebene wird durch das Maximum der Shermanfunktion bei einer Elektronenenergie von 100 keV zu 120° festgelegt. Ein Leuchtschirm dient zur Strahldiagnose.
Der Längsschnitt durch den Mottdetektor in Abbildung 4 zeigt die Vakuumkammer, die mit dem Montageprofil verbunden die Verfahrvorrichtung des Linearscanners trägt. Es können linear ein ZnS-Schirm und fünf Goldfolien in den hier von unten kommenden Elektronenstrahl positioniert werden. Eine Ionen-Getter-Pumpe sorgt für ein gutes Vakuum (10-8 mbar) in der Nähe des Mott-Polarimeters.
In der Querschnittszeichnung des Mottdetektors erkennt man die beiden unter 120° positionierten Si-Sperrschichtdetektoren. Die Sperrspannungszuführung und Signalauslese werden über eine Vakuumdurchführung vorgenommen. Eine Aluminiumblende engt den Raumwinkel ein, unter dem die Elektronen betrachtet werden. Ein Fenster dient der Beobachtung des Elektronenstrahls auf dem ZnS-Schirm mit einer Videokamera, ein weiteres daneben der Beleuchtung des Schirms (nicht in der Abbildung zu sehen).
Beschreibung und Bild wurden der Diplomarbeit von R. Bolenz entnommen.
Abb4: Schematische Zeichnung des Mott-Polarimeters an der PKAT
Die Hauptkomponenten des Polarimeters sind in der Photographie 5 abgebildet. Der Strahl wird nach dem 3.5 MeV LINAC aus der Strahlführung ausgelenkt und auf ein Goldtarget geschossen. Da der Spin in der horizontalen Ebene steht, wird die Streuung nach oben und nach unten vermessen. Die Analysierstärke für den hier gewählten Streuwinkel von 164 Grad beträgt Sy = -0.46. Es steht je ein 90 Grad-Spektrometermagnet zur Verfügung, der die unter ±164Grad elastisch gestreuten Elektronen auf einen Szintillator abbildet: Der Spektrometermagnet ist in der ablenkenden Ebene fokussierend. Durch eine geeignet gewählte Inhomogenität des Magnetfelds wird eine gleich starke fokussierende Wirkung auch in der senkrechten Richtung erzielt, so dass der Strahlfleck auf dem Target 1:1 auf den Szintillator abgebildet werden kann. Der Szintillator ist vom Vakuum durch ein wenige Zehntel Millimeter dickes Aluminiumfenster getrennt, das die Elektronen durchdringen können. Alle übrigen Teile der Elektronenbahn befinden sich im Vakuum.
Der Hauptzweck der Spektrometer ist es, Untergrundereignisse zu unterdrücken, denn wegen der beengten Verhältnisse ist mit erheblicher Sekundärstreuung der Elektronen an den Vakuumkammerwänden, sowie auch mit hohen Untergrundraten von Gamma- Quanten zu rechnen. Aufgrund der abbildenden und dispersiven Wirkung des Spektrometers sind diese Beitrage stark unterdrückt. Das Signal zu Untergrundverhältnis beträgt bei einem ein Mikrometer dicken Goldtarget mehr als 100:1. Die Nutzrate ist dann etwa 300 Hertz pro Mikroampere, die für MAMI-Experimente typischen Strahlströme von 20 Mikroampere können zur Messung benutzt werden. Dies ist ein Vorteil im Vergleich zum Möllerpolarimeter, bei dem die Targeterhitzung den maximalen Strom auf weniger als 1 Mikroampere begrenzt. Bei einer Polarisation von ca. 80% wird mit dem Mott-Polarimeter eine statistische Genauigkeit von 1% innerhalb von 2 Minuten erreicht (wieder bei 20 Mikroampere Strahlstrom).
Beschreibung und Bild wurden der Habilitation von K. Aulenbacher entnommen.
Abb5: Foto des Mott-Polarimeters bei 3,5 MeV